核武器“现形记”
核武器“现形记”
核武器是人类目前威力最大的武器，为了维护世界和平，我们需要控制核武器的数量，必要的时候需要对那些已经制造出来的核武器采取拆除或销毁的措施。但是，核武器的制造成本高昂，各国在拆除时难免不太情愿，甚至可能用一些假的核弹头来顶替充数。面对这种情况，我们如何判断核弹头是否为正品呢?
用中子束提取核弹头“指纹”
几年前，美国一位物理学家通过实验发现，当高能中子束撞击到某些原子的原子核时，会辐射出伽马射线，撞击发生后，中子束和伽马射线的运动方向和速度会发生改变。科学家可以摆上两个距离相等的探测器，分别接受撞击后的中子束和伽马射线，通过计算中子束和伽马射线的到达时间和能量，可以获得相应原子核的特征信息，使研究人员能够对原子进行进一步研究。
用这个方法，科学家们为许多元素及其同位素开发了一个独特的中子共振“指纹”库，比如铀和钚，它们存在于核动力系统和核武器中，还有工业生产中应用广泛的银和钨。有了这些独特指纹的知识，就有可能识别出一种未知的核反应材料。
瑞典皇家理工学院的核物理学家制作了一个探测器模型，它拥有一组铝制框架，在其两侧装有两组共四个像大酒瓶一样的探测器。研究人员用它来检测锎-252，这是一种很容易获得的放射性同位素，被广泛用作武器级钚的替代品。研究人员分析了几十次碰撞结果，最终识别出了原子种类并将其定位在距离其实际位置4厘米以内的范围。
核弹头中有大量的钚或铀材料，且它们在核弹头中有着独特的空间排列，中子束撞击这些物质可释放伽马射线，运用上述探测器，我们就能够分辨待查的核弹头是不是真的。
便携式探测器更方便
虽然探测器被验证有效，却存在一个显著的问题：探测设备过于庞大且昂贵，这限制了它在现场进行核材料检查的实用性。为了解决这个难题，美国麻省理工学院的达纳古利安团队决定制造一种便携式的探测器。
研究团队想出了便携式设备的制造方法：使用氘-氚发生器通过管子向目标材料发射中子束，探测器位于其正后方。与国家实验室中长达数百米的设备相比，改良后的装置仅有3米长，一个人就可以搬运，更加适合现场核查核材料。
但是，这种方法有一些问题亟需解决，这些中子是以高能量产生的，我们必须找到一种方法来减慢它们的速度，在减少对设备和人体伤害的同时产生尽可能多的中子。噪音屏蔽也是一个主要问题，核反应产生的伽马射线会产生一种噪音，掩盖了目标传输的中子和被目标吸收的中子的检测。
为了解决上述问题，科研人员进行了一系列的改进，比如加装一个富含锂同位素的特殊准直器，可以吸收中子能量并防止准直器本身产生的背景辐射;同时，使用两个检测平面提高检测的准确性。科研人员在多次实验中，成功测量了通过四个不同目标的中子的吸收和传输，匹配同位素指纹推断出了目标材料的成分。
核材料无所遁形
便携式探测器有着多种应用方向，包括需要确定古物元素组成的考古领域以及在医疗领域监控核辐射射线是否直达病灶等。但这个装置最深远的影响可能在于核安全领域：如果人们想知道反应堆中还剩下多少燃料，就可以使用探测器对燃料芯块的浓缩水平进行采样;当核原料被走私或出现泄漏时，快速发现可以避免或减小由此带来的危机;当然，在军备控制中也可用于判断已拆除的弹头是假的还是含有真正的核材料。
以前，有核国家只需要发一纸声明，就能表明自己已按国际《核安全公约》拆除了“核弹”，但实际是否拆除或拆下来的是否是真核弹，国际社会根本无从得知。未来，情况也许不那么简单了，当某一国家声称自己已经拆除了核弹，该国需要向武器检查员展示拆下来的核弹头，检查员可以对该材料进行中子束测试。当然也可以对其他所有打算销毁的核弹头进行测试，以确保其真实性。这样，任何一个国家都再也无法用假武器来蒙混过关。当然，这一前景的实现不能仅仅靠技术的发展，还需要一系列的法规和条约来保驾护航。